【干货】数据中心机房UPS电源检测

为了保证计算机的工作稳定可靠、数据安全准确，越来越多的UPS电源被使用在计算机机房中，有的还称UPS电源为计算机的保护神，UPS电源的安全运行也成了重中之重，下面本文分享UPS电源技术分类与应用以及UPS电源必须要检测的AC/DC变换技术、集成稳压器、电源技术功率变换电路。

(一)UPS电源技术分类与应用

(1)平时把能量以某种形式储存起来，使用时再变成电能供给负载，典型的设备就是人们常见的各种蓄电池。

(2)把其他能量转换成电能，例如水力、火力、风力及核能发电等，一般称这种电游、为一次电源(俗称电网或市电)。

(3)在电能传输过程中，在一次电源与负载之间对电能进行转换或稳定处理，一般称这种电源为二次电源(即对已有的电源进行控制)。

这里叙述的主要是二次电源，即把输入电源(由电网供电等)变换成在电压、电流、频率、波形及在稳定性、可靠性(含电磁兼容、绝缘、散热、不间断供电、智能监控)等方面符合要求的电能供给负载，这是目前应用最广泛的电源技术领域，主要研究如何利用电子技术对电功率进行转换及控制，它广泛运用电磁技术、电子技术、计算机技术和材料技术等学科理论，具有较强的综合性，在工程上一般称此领域的技术为"电源技术"。

为了与其他方式相区别，通常把利用电子技术构成的电源设备称为"电子电源"，电子电源的工作频率由低频(几赫)到高频(兆赫级)，输出电压从几伏到几十千伏，输出电流从微安级到万安级，随着科学技术的发展，对电源技术的要求越来越高，规格品种越来越多，技术难度越来越大，涉及的学术领域也越来越广。就其技术本身而言，可分成三类:

(1)直流电源:输入电源可以是交流电或直流电，可以是单相交流或三相交流，输出量是直流电(含稳压或稳流)，包括线性控制和开关控制两种。

(2)交流电源:输入电源多为单相或三相交流电，输出量仍为交流电(单相或三相，当输人量为直流电时称为逆变器)，含稳压、稳、流、稳频、不间断供电等类型。

(3)特种电源(或称工业电源):例如电镀、电解、电焊、激光、高压等类型电源，输入量多为交流市电，输出量有直流、交流或脉冲形式。

电源技术的基本内容：一般情况下，电源技术的主要内容包括以下几个部分:电力电子器件、功率变换电路、电源整机及系统等，电力电子器件：

(1)不控型器件:主要是各种功率二极管，包括工频下工作的整流管、整流桥模块、快速恢复二极管、功率肖特基二极管等。

(2)半控型器件:主要是晶闸管(亦称可控硅)，普通晶闸管其控制端在器件导通后即失去控制作用(故称半控型)，为了关断这类器件必须借助外部条件。

(3)全控型器件:其控制端不但具有控制器件导通的能力，还有控制其关断的能力。例如大功率晶体管(GTR)、功率场效应晶体管(M05FET)、门极关断(GTO)晶闸管、M05控制晶闸管(Mσ)，还有新型的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、静电感应晶体管(5π)等。

(二)AC/DC变换技术

将交流电变换成直流电称为AC/DC变换，这种变换的功率流向由电源传向负载电路，一般称为整流。对于要求改变直流输出电压的场合，可以采用相控整流方案，也可以采用其他调控方案，整流电路的种类繁多，并各具特色，其基本电路可大致分为:

(1)按整流相数分:

①单相电路:单脉波或双脉波;

②三相电路:3脉波、6脉波或12脉波;

③多相电路:P脉波。

(2)按电路控制特点分:

①不控型整流电路;

②半控型整流电路;

③全控型整流电路。

DC/AC，DC/DC，AC/AC变换技术，本节简要叙述直流(DC)I交流(AC)、直流(DC)I直流(DC)、交流(AC)I交流(AC)三种变换技术。

DC/AC变换技术

将直流电变换成交流电称之为DC/AC变换，也就是通常所说的"逆变"。在某些特殊场合，例如卫星、飞机、舰船、潜艇等没有工频交流电源(50或ωHz)，仅有蓄电池或太阳能电池可供使用，这些都是直流电源，当需要由这种电源向交流负载供电时，便需要DC/AC变换。此外，工频交流电对某些负载来说并不适用，例如飞机或相关的地面设备使用4∞Hz交流电，感应加热需要使用中频或高频交流电，感应电动机变频调速需要在一定范围内可以任意变频、变压的交流电等。在有工频交流电源的情况下，先将工频交流电变成直流电，再经过逆变器变成所需频率和电压的交流电，这些应用都需要DC/AC变换技术。

随着电力半导体器件的发展，逆变技术在应用范围得到进一步拓宽，它几乎渗透到国民经济的各个领域。尤其是高压、大电流、高频三者功能兼备的场控器件的开发成功，为简化逆变电路、提高逆变器的性能及高频脉宽调制(PWM)技术的广泛应用奠定了基础。

DC/AC变换器的分类：

DC/AC变换器(以下简称逆变器)，基本上可分为单相和三相两大类，单相逆变器适用于中、小功率，三相逆变器适用于中、大功率。这两类又可按下面特点进行分类:

(1)按输入直流电源性质分:电压型逆变电路(输入电源为恒压源);电流型逆变电路(输人电惊为恒流源)。

(2)按电路结构特点分:半桥电路;全桥电路;推挽电路;其他形式。

(3)按组成电路的器件分:普通晶闸管逆变电路;大功率晶体管(GTR)逆变电路;门极关断(GTO)晶闸管逆变电路;MOSFET(MOS场效应晶体管)逆变电路;IGBT逆变电路等。

(4)按输出波形分:正弦波逆变电路;非正弦波逆变电路。

(三)集成稳压器

集成稳压器，就是用半导体工艺和薄膜工艺将稳压电路中的二极管、三极管、电阻、电容等元件制作在同一半导体或绝缘基片上，形成具有稳压功能的固体电路，集成稳压器在近十多年发展很快，目前国内外已发展到几百个品种。按电路的工作方式分，有线性集成稳压器和开关式集成稳压器。按电路的结构方式分，有单片式集成稳压器和组合式集成稳压器。按管脚的连接方式分，有三端式集成稳压器和多端式集成稳压器。按制造工艺分，有半导体集成稳压器、薄膜混合集成稳压器和厚膜混合集成稳压器。

集成稳压器是在半导体硅片上使用外延、氧化、光刻、扩散和金属蒸发等工艺制作而成的稳压电路。这种集成稳压器的各种元件在同一工序中制成，可靠性高，也有利于提高稳压精度，缩小体积，减轻重量。